universitas indonesia analisis kegagalan proses …
Post on 27-Nov-2021
9 Views
Preview:
TRANSCRIPT
UNIVERSITAS INDONESIA
ANALISIS KEGAGALAN PROSES PEMINDAHAN
PASOKAN LISTRIK PADA SUATU SISTEM DISTRIBUSI 13,8 KV
DENGAN MENGGUNAKAN ETAP (STUDI KASUS KEGAGALAN DI PT. CHEVRON PACIFIC INDONESIA)
SKRIPSI
YUWONO WICAKSONO 04 04 03 089 X
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
DEPOK DESEMBER 2008
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
UNIVERSITAS INDONESIA
ANALISIS KEGAGALAN PROSES PEMINDAHAN
PASOKAN LISTRIK PADA SUATU SISTEM DISTRIBUSI 13,8 KV
DENGAN MENGGUNAKAN ETAP (STUDI KASUS KEGAGALAN DI PT. CHEVRON PACIFIC INDONESIA)
SKRIPSI
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik
YUWONO WICAKSONO 04 04 03 089 X
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
DEPOK DESEMBER 2008
i Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS
Skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri,
dan semua sumber baik yang dikutip maupun dirujuk
telah saya nyatakan dengan benar.
Nama : Yuwono Wicaksono
NPM : 04040089X
Tanda Tangan :
Tanggal : 12 Desember 2008
ii Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
HALAMAN PENGESAHAN
Skripsi ini diajukan oleh :
Nama : Yuwono Wicaksono
NPM : 040403089X
Program Studi : Teknik Elektro
Judul Skripsi : Analisis Kegagalan Proses Pemindahan Pasokan
Listrik Pada Suatu Sistem Distribusi 13,8 kV
Telah berhasil dipertahankan di hadapan Dewan Penguji dan diterima
sebagai bagian persyaratan yang diperlukan untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik,
Universitas Indonesia
DEWAN PENGUJI
Pembimbing : Budi Sudiarto ST, MT ( )
Penguji : Prof.Ir. Rudy Setiabudy MSc, Ph.D ( )
Penguji : Ir. Amien Rahardjo MT ( )
Ditetapkan di : Depok
Tanggal : 22 Desember 2008
iii Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
UCAPAN TERIMA KASIH
Puji dan syukur kehadirat Allah SWT atas berkat dan rahmat-Nya
sehingga skripsi ini dapat diselesaikan dengan baik. Tak lupa penulis juga
mengucapkan terima kasih kepada:
Budi Sudiarto ST, MT Selaku dosen pembimbing yang telah meluangkan waktu untuk memberikan
saran, bimbingan, pengarahan, dan kemudahan lain dalam penyelesaian skripsi
ini. Terima kasih pula kepada kedua orang tua, teman-teman seperjuangan dan
rekan-rekan semua yang tidak dapat disebutkan satu per satu.
Depok,12 Desember 2008 Penulis Yuwono Wicaksono NPM. 040403089X
iv Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI TUGAS AKHIR UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai sivitas akademik Universitas Indonesia, saya yang bertanda tangan di
bawah ini:
Nama : Yuwono Wicaksono
NPM : 040403089X
Program Studi : Teknik Elektro
Departemen : Teknik Elektro
Fakultas : Teknik
Jenis karya : Skripsi
demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada
Universitas Indonesia Hak Bebas Royalti Noneksklusif (Non-exclusive Royalty-
Free Right) atas karya ilmiah saya yang berjudul :
Analisis Kegagalan Proses Pemindahan Pasokan Listrik
Pada Suatu Sistem Distribusi 13,8 kV
beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti
Noneksklusif ini Universitas Indonesia berhak menyimpan, mengalihmedia/
formatkan, mengelola dalam bentuk pangkalan data (database), merawat, dan
memublikasikan tugas akhir saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai
penulis/pencipta dan sebagai pemilik Hak Cipta.
Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.
Dibuat di : Depok
Pada tanggal : 12 Desember 2008
Yang menyatakan
( Yuwono Wicaksono )
v Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
Yuwono Wicaksono NPM 040403089X Departemen Teknik Elektro
Analisis Kegagalan Proses Pemindahan Pasokan Listrik
Pada Suatu Sistem Distribusi 13,8 kV
Dengan Menggunakan ETAP
(Studi Kasus Kegagalan di PT. Chevron Pacific Indonseia)
ABSTRAK
Listrik merupakan sebuah kebutuhan primer di zaman teknologi saat ini.
Tak terkecuali di dalam dunia industri. Karena kebutuhan akan listrik yang
memiliki ketahanan terhadap gangguan, maka diciptakanlah alat-alat yang
mendukung hal tersebut agar system listrik tidak menganggu kegiatan produksi
didunia industri.
PT. Chevron Pacific Indonesia yang bergerak dibidang eksplorasi
minyak bumi, sangat membutuhkan listrik dengan tingkat kehandalan yang
tinggi. Pada tahun 2005, diadakan pembelian produk Static Transfer Switch
(STS) untuk meningkatkan produksi minyak mereka. Hal ini diharapkan dapat
menjadi solusi akan energy yang efisien dan tahan terhadap gangguan.
Static Transfer Switch adalah sebuah alat elektronik yang dapat
memindahkan secara cepat sumber tenaga listrik dari satu sumber ke sumber
lainnya tanpa harus mematikan beban. Kecepatan waktu perpindahan dapat
diartikan, jika satu sumber mati, maka STS mengalihkan sumber ke sumber
cadangan dengan sangat cepat sehingga beban tidak dapat merasakan
pengalihan tersebut. STS dapat melakukan transfer antara dua sumber dengan
kecepatan kerja empat sampai 20 milidetik sehingga dapat digunakan untuk
mengamankan beban dalam jumlah besar dan beberapa fasilitas lainnya dari
gangguan singkat. Kedua buah sumber harus memiliki karakteristik yang tidak
jauh berbeda, sehingga beban akan benar-benar tidak terganggu.
Kata Kunci : Static Transfer Switch, STS, sumber tenaga, kecepatan
transfer, reliabilitas
Budi Sudiarto ST, MT Dosen Pembimbing
vi Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
Yuwono Wicaksono NPM 040403089X Electrical Engineering Departement
Analysis on Power switching Process Failure
At A Distribution System 13,8 kV
Budi Sudiarto ST, MT Counsellor
With ETAP Softwere
(Case Study in PT. Chevron Pacific Indonseia)
ABSTRACT
Electricity is a primary need in this era of technology, including in the
industrial sector. Therefore, to fulfill the demand of reliable electricity against
disturbance; there is a necessity to create electrical devices which are designed
to meet the required standards in the industrial sector in order to keep the
production running.
PT. Chevron Pacific Indonesia , a multinational energy company
specifically specializes in the oil exploration, is one of the big industries in high
needs. In 2005, this company applied the Static Transfer Switch (STS) so that
the oil production would keep increasing. The STS is expected to be part of
solution of efficient and resilient energy against disturbance.
Static Transfer Switch is an electronic device that functions to switch
the supply of electricity instantly from one source to other source without
having to deactivate the connected load. The switching is such a rapid-timing
process that the load would not even affected. STS can deal a transfer between
two sources within only 4 to 20 milliseconds. This allows STS to safely protect
even the massive load and other components from brief disturbance. One of the
requirements to make the STS work in full capacity is that the both sources
must have similar characteristics so that the load will not be greatly affected.
Keywords : Static Transfer Switch, STS, Power Source, switching,
reliability
vii Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS ii
UCAPAN TERIMA KASIH iii
HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAAN PUBLIKASI iv
ABSTRAK v
ABSTRACT vi
DAFTAR ISI vii
DAFTAR GAMBAR ix
DAFTAR TABEL xii
BAB I PENDAHULUAN 1
1.1 LATAR BELAKANG 1
1.2 TUJUAN PENULISAN 1
1.3 BATASAN MASALAH 2
1.4 METODOLOGI PENULISAN 2
1.5 SISTEMATIKA PENULISAN 2
BAB 2 DASAR TEORI 3
2.1 JENIS-JENIS GANGGUAN 3
2.2 Voltage Regulator (VR) 5
2.3 Capacitor Bank 7
2.4 TEORI ALIRAN BEBAN 8
2.5 ETAP 4.0.0 10
2.6 THYRISTOR 12
2.7 RECLOSER 17
2.8 SCADA 22
2.9 UNIT STATIC TRANSFER SWITCH 23
viii Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
Halaman
BAB 3 SISTEM KELISTRIKAN PT.CPI 30
3.1 SISTEM LISTRI PT. CPI 30
3.2 APLIKASI STS DI PT.CPI 34
3.3 STANDARD OPERATION PROCEDURE (SOP) STS DI PT. CHEVRON 37 3.4 KRONOLOGIS UJI COBA STS 39
BAB 4 ANALISIS KEGAGALAN PROSES PERPINDAHAN
PASOKAN LISTRIK 41
4.1 ANALISIS SESUAI URUTAN KRONOLOGIS UJI COBA STS 41
4.2 ANALISIS TERJADINYA KEGAGALAN DENGAN
SOFTWERE ETAP 49
4.2.1 Uji Coba Sumber-A dan Sumber-B Sebagai Sumber Daya 51
4.2.2 Sumber-A Kehilangan Beban Pada Kondisi VR Bekerja Maksimum 52
4.2.3 Sumber-B Ketika Dibebani saat VR Dalam Kondisi Normal 54
4.3 REKOMENDASI PEMASANGAN STS 55
4.3.1 Sumber Cadangan Berasal Dari Batang Saluran 3 55
4.3.2 Sumber Cadangan Berasal Dari Saluran express Gulamo Substation 56
4.3.3 Sumber Cadangan Berasal Dari Substation Lain 57
4.3.4 Kemungkinan Pemindahan Sumber-A Menjadi Sumber Cadangan 58
4.3.5 Rekomendasi Tambahan 59
BAB 5 KESIMPULAN 60
DAFTAR ACUAN 61
DAFTAR PUSTAKA 62
ix Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Jenis Gangguan 4
Gambar 2.2 Autotransformator 5
Gambar 2.3 Ilustrasi tegangan sistem dengan adanya VR 6
Gambar 2.4 Ilustrasi tegangan sistem dengan penambahan
Capacitor bank 8
Gambar 2.5 One line diagram sederhana yang menghitung aliran beban dan drop tegangan pada setiap bus 9
Gambar 2.6 Contoh aplikasi Etap 4.0.0 untuk menghitung drop tegangan pada suatu sistem 11
Gambar 2.7 Struktur Thyristor 13
Gambar 2.8 Visualisasi dengan thyristor 14
Gambar 2.9 Thyristor diberi tegangan 15
Gambar 2.10 Struktur SCR 15
Gambar 2.11 Karakteristik kurva I-V SCR 16
Gambar 2.12 Snubber circuit 17
Gambar 2.13 Recloser 17
Gambar 2.14 Pemasangan recloser pada sistem distribusi 18
Gambar 2.15 Sistem operasi recloser 19
Gambar 2.16 Sistem control recloser form 5 21
Gambar 2.17 Sistem SCADA pada PT. CPI 23
Gambar 2.18 Komponen STS 24
Gambar 2.19a Kecepatan perpindahan beban saat tiga fasa hilang 25
Gambar 2.19b Kecepatan perpindahan beban saat satu fasa hilang 25
Gambar 2.20 Rangkaian thyristor pada STS 26
Gambar 2.21 Krakteristik kerja STS 27
Gambar 2.22 Control STS 28
Gambar 3.1 Sistem listerik di PT.CPI 30
Gambar 3.2 Diagram satu garis sederhana sistem kelistrikan PT.CPI
115 kV 32
Gambar 3.3 Sistem transmisi duri field 34
x Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
Gambar 3.4 One line diagram sederhana dari STS 35
Gambar 3.5 Skema pemasangan STS di Kelok-Tilan 37
Gambar 4.1 Kondisi awal ketika STS hidup 42
Gambar 4.2 Uji Coba Sumber STS 43
Gambar 4.3 Uji Coba switchgear 44
Gambar 4.4 Menghidupkan STS 45
Gambar 4.5 Simulasi gangguan pada sumber utama 45
Gambar 4.6 Ilustrasi drop tegangan akibat beban 46
Gambar 4.7 Ilustrasi naiknya tegangan ketika beban putus 47
Gambar 4.8 Gangguan pada recloser dan hilangnya beban 48
Gambar 4.9 Mematikan STS dan mengecek kerusakan yang terjadei 49
Gambar 4.10 Rangkaian yang menunjukkan tgangan pada kedua sumber
saat kondisi tidak dibebani 51
Gambar 4.11 Rangkaian ketika sumber-A memasok daya dengan VR
Bekerja maksimum 52
Gambar 4.12 Kondisi tegangan pada sumber-A ketika STS memindahkan
sumber ke B 53
Gambar 4.13 Kondisi sumber-B pada saat perpindahan sumber 54
Gambar 4.14 Sumber cadangan STS diambil dari batang feeder#3 55
Gambar 4.15 Feeder express Gulamo substation 56
Gambar 4.16 Maksimal jarak yang bias digunakan sebagai sumber listrik 57
Gambar 4.17 Sumber-A sebagai sumber cadangan 58
xi Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
DAFTAR TABEL Halaman
Tabel 2.1. Fungsi proteksi yang dapat digunakan oleh recloser 19
Tabel 3.1 Data beban pada area Kelok-Tilan 36
Tabel 4.1. Tabel seluruh beban pada Batang feeder#3 49
Tabel 4.2. Tabel seluruh beban pada 50
Tabel 4.3. Tabel beban yang di cover oleh gulamo feeder#1 50
xii Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
UNIVERSITAS INDONESIA
BAB 1 PENDAHULUAN
I.1 LATAR BELAKANG
Listrik merupakan sebuah kebutuhan primer di zaman teknologi saat ini.
Tak terkecuali di dalam dunia industri. Karena kebutuhan akan listrik yang
memiliki ketahanan terhadap gangguan, maka diciptakanlah alat-alat yang
mendukung hal tersebut agar system listrik tidak menngangu kegiatan produksi
didunia industri.
PT. Chevron Pacific Indonesia yang bergerak dibidang eksplorasi minyak
bumi, sangat membutuhkan listrik dengan tingkat kehandalan yang tinggi. Pada
tahun 2005, diadakan pembelian produk Static Transfer Switch (STS) untuk
meningkatkan produksi minyak mereka. Hal ini diharapkan dapat menjadi solusi
akan energy yang efisien dan tahan terhadap gangguan.
Badai, sambaran petir dan factor-faktor lain yang sering terjadi dan
menyebabkan gangguan pada pasokan listrik ke area eksplorasi minyak mereka,
sehingga mengakibatkan produksi terhenti. Dari kejadian pada gangguan listrik
yang terjadi di Kelok dan Tilan yang merupakan area eksplorasi dari PT. Chevron
Pacific Indonesia yang terletak di Sumatera, STS dapat berfungsi otomatis untuk
merubah sumber daya awal ke sumber daya cadangan dalam waktu yang sangat
cepat sehingga dapat menjamin daya tidak akan hilang untuk alat-alat mereka.
Namun, sampai saat ini pemasangan STS mengalami kegagalan. yang
disebabkan ketidakcocokan karakteristik kerja STS dengan karakteristik lokasi
pemasangan pada PT. Chevron Pacific Indonesia.
I.2 TUJUAN PENULISAN Pembahasan dalam skripsi ini bertujuan untuk mengevaluasi, menganalisis
dan memberi solusi kegagalan proses perpindahan pasokan listrik pada sistem
distribusi 13,8 kV di PT. Chevron Pacific Indonesia di area Kelok dan Tilan
Sumatera.
Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
2
I.3 BATASAN MASALAH
Penulis membatasi masalah hanya pada kemungkinan dalam memberikan
rekomendasi solusi kegagalan proses perpindahan pasokan listrik pada sistem
distribusi 13,8 kV di PT. Chevron Pacific Indonesia di area Kelok dan Tilan
Sumatera.
I.4 METODOLOGI PENULISAN
Metodologi yang digunakan dalam penulisan skripsi ini adalah melakukan
studi kasus pada kegagalan proses perpindahan pasokan listrik pada sistem
distribusi 13,8 kV di PT. Chevron Pacific Indonesia di area Kelok dan Tilan
Sumatera dengan cara :
- Mengamati dan mengambil data dan fakta lapangan setelah terjadinya
kegagalan.
- Menerapkan teknik rangkaian listrik untuk menunjang analisis.
- Menggunakan softwere ETAP sebagai dasar rekomendasi.
I.5 SISTEMATIKA PENULISAN
Untuk mempermudah pembahasan, penulisan skripsi ini dibuat dalam 5
bab. Pada Bab 1 berisi pendahuluan, berisi latar belakang, tujuan, batasan
masalah, metodelogi penulisan dan sistematika penulisan. Bab 2 membahas
tentang dasar-dasar teori yang digunakan oleh sistem PT Chevron, yaitu Jenis-
jenis gangguan, capacitor bank dan voltage regulator. Karena Analisis
menggunakan softwere ETAP, maka terdapat dasar teori aliran beban dan ETAP
4.0.0. Thyristor, Recloser dan Static Transfer Switch merupakan beberapa
perangkat yang digunakan sebagai pemindah aliran listrik.
Bab 3 Membahas mengenai Unit Static Transfer Switch (STS) serta cara
kerja dan sistem operasinya di PT Chevron. Selanjutnya pada BAB 4 memberikan
penjelasan mengenai analisis kegagalan proses pemindahan pasokan listrik pada
suatu sistem distribusi 13.8 kV di PT. Chevron berisi tentang analisa kejadian
perpindahan pasokan listrik dan analisa ETAP. Dan terakhir Bab 5 Merupakan
kesimpulan dari seluruh uraian dalam skripsi ini serta tidak lupa saran dari
penulis.
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
3
BAB 2 DASAR TEORI
2.1 JENIS-JENIS GANGGUAN
Dalam pengoperasian sistem tenaga listrik, disamping kondisi operasi
normal, terdapat kondisi lain yang tidak mungkin bisa ditiadakan sama sekali,
yaitu kondisi abnormal ini biasanya disebut gangguan.
Jenis gangguan yang terjadi pada saluran distribusi antara lain :
a. Hubung singkat, terjadi karena :
• Petir
Impuls tegangan petir yang sangat besar dapat menyebabkan terjadinya
flash over melalui sisi isolator. Akibatnya arus fault akan menuju tanah
dan sebagian lagi akan diredam oleh Lightning Arrester kemudian arus
fault hasil redaman ini bisa memasuki jaringan listrik dan
menyebabkan terbukanya Pemutus. Gangguan petir ini bersifat
temporer.
• Tanaman :
Dahan atau pohon dapat menyentuh kawat fasa dan mengakibatkan
gangguan short circuit antara satu fasa dengan tanah atau fasa-fasa
dengan tanah. Gangguan ini dapat bersifat temporer maupun
permanent.
• Binatang :
Binatang yang sering menjadi penyebab gangguan adalah ular, burung,
tikus. Gangguan ini kebanyakan bersifat temporer.
• Manusia :
Dapat disebabkan oleh permainan laying-layang yang bisa menyentuh
kawat line atau kesalahan peng-tanah-an peralatan.
• Kerusakan peralatan :
Seperti Isolator bocor, isolator trafo bocor, bushing bocor. Gangguan
ini umumnya bersifat permanen
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
4
b. Beban lebih
Terjadi ketika daya yang diminta lebih besar dibanding daya yang disuplai.
c. Kerusakan Peralatan
Kerusakan peralatan seperti circuit breaker, relay, fuse atau kerusakan
pada perlatan tegangan tinggi.
d. Kesalahan operasi relay
Dari hasil pengamatan, penyebab gangguan SUTT (Saluran Udara
Tegangan Tinggi) yang terbanyak adalah petir, sementara penyebab
gangguan SUTM (Saluran Udara Tegangan Menengah) yang terbanyak
adalah pohon.
Jenis gangguan pada line dapat berupa :
Gambar 2.1 Jenis Gangguan
A. Fasa-to-Earth
B. Fasa-to-Fasa
C. Fasa-to-Fasa-to-Earth
D. Three Fasa
E. Three Fasa-To-Earth
Gangguan-gangguan pada sistem tenaga listrik ada yang bersifat
sementara (temporer) dan ada juga yang bersifat permanen. Gangguan yang
bersifat sementara adalah gangguan yang terjadi dalam jangka waktu relatif
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
5
singkat, setelah gangguan itu hilang sistem kembali normal dan dampak
kerusakan peralatan hanya sedikit, misalnya dahan atau binatang menyentuh
jaringan distribusi. Gangguan permanen adalah gangguan yang bersifat tetap,
setelah terjadi gangguan tersebut terdapat kerusakan pada peralatan sehingga
perlu perbaikan.
2.2 Voltage Regulator (VR)
Voltage Regulator (VR) adalah suatu transformator yang tergolong dalam
autotransformator (memiliki satu belitan untuk primer dan sekundernya) yang
digunakan untuk mengatur (menaikkan dan menurunkan) tegangan sistem sesuai
dengan yang diharapkan, yang bekerja secara langsung tanpa harus mematikan
listrik. Standar pengaturan tegangan oleh VR untuk penerapan di Chevron adalah
dalam rentang + 10%, yang bisa dilakukan dengan cara otomatis atau manual.
Gambar 2.2 Autotransformator
Hal-hal yang perlu diketahui untuk pengaturan VR adalah:
a. Voltage pengaturan: pada level tegangan berapa output VR diharapkan.
b. Bandwith (dV): untuk menentukan batas atas dan batas bawah tegangan
yang akan diatur
c. Time delay: waktu di mana VR mulai bekerja sejak VR merasakan tegangan
tidak sesuai dengan yang diharapkan.
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
6
VR pada umumnya memiliki 16 tap lower, 16 tap raise dan 1 posisi netral.
Setiap tap akan mengubah tegangan sebesar 0.625 %, sehingga maksimum dan
minimum tegangan yang dapat diatur adalah sebesar + 10% dari posisi netral.
Berbeda dengan kapasitor, maka peningkatan tegangan dengan menggunakan VR
tidak akan menaikkan faktor daya. Jadi faktor dayanya masih tetap sama.
Di bawah ini adalah gambar yang menjelaskan bagaimana VR menaikkan
tegangan hanya dibawah VR. Bandingkan dengan gambar kapasitor yang
menaikkan tegangan di seluruh saluran.
Gambar 2.3 Ilustrasi tegangan system dengan adanya VR
Karena regulasi tegangan VR hanya + 10% maka secara praktis penentuan
kapasitas VR yang akan dipasang adalah 10% dari total beban. Jadi jika total
maksimum beban-nya sebesar 10 MVA, maka cukup menggunakan VR dengan
kapasitas 1 MVA.
Pada umumnya VR yang dipasang di lingkungan CPI (GE dan Siemens)
menggunakan kontrol elektronik, jadi untuk mengubah pengaturan cukup dengan
memutar potensionya saja. Sedangkan VR tipe yang lebih baru (Unindo dengan
kontrol KVGC) memilki cara pengaturan yang lebih kompleks.
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
7
2.3 Capasitor Bank
Capacitor bank digunakan untuk mengurangi rugi daya dan jatuh tegangan
pada jaringan sehingga dapat memperbaiki faktor daya secara keseluruhan.
Penurunan faktor daya disebabkan oleh beban dilokasi produksi yang umumnya
bersifat induktif. Pemasangan capasitor bank pada jaringan distribusi dengan
hubungan paralel terhadap fasa melalui bantuan disconnecting switch (DS) yang
dapat ditutup dan dibuka secara manual. Capasitor bank dipasang dijaringan
distribusi bertegangan 13,8 kV.
Capacitor bank berfungsi untuk menaikkan tegangan di sepanjang saluran
sekaligus menaikkan faktor daya dari saluran tersebut.
Tujuan pemasangan capacitor bank:
1. Di gardu bertujuan untuk menaikkan level tegangan di bus gardu dan
membantu MVAR sistem
2. Di saluran bertujuan untuk menaikkan level tegangan di beban sekaligus
menaikkan faktor daya.
Inilah bedanya capacitor bank dengan VR, jika VR hanya menaikkan
tegangan dibawah saluran saja sedangkan capacitor bank menaikkan tegangan
baik dibawah maupun diatas saluran.
Permasalahan dari capacitor bank adalah pada saat saluran kehilangan
beban setelah trip dan reclose maka capacitor yang masih terhubung akan
menaikkan tegangan sehingga kemungkinan bisa merusakkan peralatan
instrumentasi dan kontrol. Untuk itulah diperlukan suatu kontrol kapasitor yang
dapat bekerja secara otomatis untuk membuka kapasitor pada saat kehilangan
tegangan sehingga ketika daya masuk maka saluran tersebut sudah tidak
terhubung dengan capacitor bank.
Di bawah ini adalah gambar yang menjelaskan bagaimana capacitor bank
menaikkan tegangan di sepanjang saluran. Bandingkan dengan gambar VR yang
menaikkan tegangan hanya dibawah saluran.
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
8
Gambar 2.4 Ilustrasi tegangan sitem dengan penambahan capacitor bank
Pemasangan capacitor bank di Chevron pada umumnya menggunakan
rangkaian Wye ungrounded, karena jika capacitor bank tersebut di-tanah-kan
maka akan menimbulkan referensi tanah baru yang bisa mengakibatkan kerusakan
pada capacitor bank itu sendiri, gronding resistor dan kesalahan koordinasi
proteksi.
2.4 TEORI ALIRAN BEBAN
Teori aliran beban merupakan suatu cara dalam sistem listrik untuk
mencari sebuah solusi dari suatu jaringan. Teori ini bukan merupakan suatu yang
penting dalam analisis semua jaringan, kecuali beberapa hal yang mendesak
merupakan suatu keistimewaan untuk sumber daya. Tidak ada keuntungan
menggunakan mesin yang terlalu rumit dan model saluran yang beban dan data-
data lainnya hanya memiliki akurasi yang kecil. Biasanya, ukuran dan tingkat
kerumitan dari suatu jaringan dibuat cukup baik untuk perangsang tanpa
perbaikan yang tak pantas dari suatu komponen.
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
9
Beberapa kombinasi dari jumlah yang biasanya menentukan dalam
perhitungan teori aliran beban :
• Slack, swing, or floating busbar
• Beban
• Generator
Gambar 2.5 One line diagram sederhana yang menghitung aliran beban dan
jatuh tegangan pada setiap bus
Teori aliran beban dapat digunakan untuk meneliti suatu power system
(keuntungan Teori aliran beban):
• Aliran daya (MW dan MVAr) dari cabang di suatu network
• Mengetahui tegangan busbar
• Efek dari perubahan circuit dan menggabungkan sebuah sitem baru ke
dalam pembebanan sistem
• Efek dari hilangnya sumber daya terhadap pembebanan sistem
• Efek dari penambahan dan lonjakan tiba-tiba dari tegangan terhadap
pembebanan sistem
• Membuat kondisi optimum dari sistem dan distribusi beban
• Memperkecil loss pada sistem
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
10
• Mencari rating dan tap-range optimum
angan sistem
.5 ETAP 4.0.0
lectrical Transient Analyzer Program) PowerStation adalah
program
langsung dengan grafis
erupai operasi sistem listrik yang nyata senyata
2.
nasikan unsur elektrik, mekanik, logik, dan fisik
• Memperbaiki ukuran konduktor dan teg
2
ETAP (E
penganalisa transien listrik yang diperkaya dengan grafis dan
menyediakan performansi tertinggi dari aplikasi ini dimana kita bisa menganalisa
jaringan yang besar yang membutuhkan komputasi secara intensif dan
pengamatan secara online dan aplikasi kontrol yang lain.
Power Station juga membuat kita bekerja secara
diagram satu garis dan sistem pengkabelan bawah tanah. Program ini telah
dirancang sesuai dengan tiga konsep kunci yaitu:
1. Virtual Reality Operation
Operasi program ini meny
mungkin. Sebagai contoh, ketika membuka atau menutup CB, setel pada
’out of service’ atau ganti status operasi dari motor. PowerStation berisi
juga konsep baru dalam menentukan koordinasi alat proteksi secara
langsung dari diagram satu garis.
Total Integration of Data
PowerStation mengkombi
unsur dari elemen-elemen sistem pada database yang sama. Sebagai
contoh, sebuah kabel tidak hanya terdiri atas data yang merepresentasikan
properti elektriknya dan dimensi fisiknya akan tetapi juga informasi yang
menyatakan bagaimana kabel tersebut dipasang. Oleh karena itu data
untuk sebuah kabel dapat digunakan untuk analisa aliran beban atau
hubung singkat, yang memerlukan parameter elektris dan interkoneksi
sebagaimana perhitungan derating ampacity kable diperlukan, yang
memerlukan data fisik. Integrasi dari data ini membutuhkan konsistensi
pada keseluruhan sistem dan menghilangkan masukan data berulang pada
elemen yang sama.
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
11
3. implicity in Data Entry
data rinci dari setiap komponen listrik. Data
owerStation mengatur pekerjaan kita pada sebuah basis proyek. Setiap
S
PowerStation menyimpan
editor dapat mempercepat dalam memasukkan data dengan cara
meminimumkan data untuk studi khusus. Untuk itu, pada program ini
editor propertinya sudah terstruktur pada sifat logika terbaiknya dalam
memasukkan data untuk tipe-tipe analisa dan desain yang berbeda.
P
proyek menyediakan semua alat-alat yang diperlukan dan mendukung bagi
pemodelan dan analisa sistem tenaga listrik. Sebuah proyek terdiri atas sistem
elektrik yang membutuhkan suatu set yang unik dari komponen elektrik dan
interkoneksinya. Pada PowerStation, setiap proyek dilengkapi sebuah set dari
pengguna, akses kontrol dari penggunam dan data terpisah yang mana semua data
dari elemen dan konektivitasnya tersimpan.
Gambar 2.6 Contoh aplikasi Etap 4.0.0 untuk menghitung jatuh tegangan
Akses kepada file proyek elalui sebuah file proyek yang
khusus dengan ekstentis .oti. Database program disimpan memalui ODBC
pada suatu sistem
yang ad adalah ma
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
12
kedalam sebuah file database seperti Microsoft Access (*.mdb). File ini bekerja
bersama-sama untuk menyediakan kontrol akses dan penyimpanan untuk setiap
proyek dan dinamakan persis seperti proyek yang kita kerjakan. PowerStation
menempatkan semua laporan hasilnya dari program kita kedalam sub-direktori
yang sama dimana database berada.
Dengan PowerStation kita dapat membuat secara grafis diagram satu
garis dan sistem bawah tanahnya serta menampilkan aliran daya, hubung singkat,
ing
au sistem bawah tanahnya. Hasil perhitungan
ta yang merepresentasikan properti
ri yang sudah ada untuk
mbu
STS dapat bekerja sangat cepat karena menggunakan pemindah elektronik
mechanical seperti CB, LBS, dll). Pemindah elektronik yang
diguna
an untuk mengontrol alternating currents, dimana perubahan
polarita
start motor, stabilitas transien, koordinasi peralatan proteksi, dan studi derating
kabel dari sistem elektriknya.
Properti dari setiap elemen sirkuit dapat di edit secara langsung dari
diagram satu garis dan at
diperlihatkan pada diagaram satu garisnya.
Satu fitur yang ampuh dari PowerStation adalah integrasi data dari kabel.
Sebuah kabel tidak hanya terdiri dari da
elektrisnya akan tetapi juga mengandung informasi routing fisiknya yang
mengindikasikan bagaimana kabel tersebut terpasang.
PowerStation juga berisi librari yang mudah diakses dari file proyek.
Sebagai tambahan, kita dapat menambah data libra
me at librari yang baru.
2.5 TIRISTOR
(bukan pemindah
kan adalah SCR (silicon kontrolled rectifier) / Tiristor. Tiristor berfungsi
sebagai saklar.
Tiristor banyak digunakan jika melibatkan tegangan & arus tinggi, dan
sering digunak
s arus menyebabkan divais terputus/mati secara otomatis, dikenal juga
dengan istilah Zero Cross operation. Divais ini dapat bekerja secara sinkron,
dimana saat divais dalam keadaan open, akan mengkonduksi arus yang se-fasa
dengan tegangan yang diberikan pada katoda ke anoda (melewati junction) tanpa
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
13
perlu adanya penanbahan/peningkatan modulasi pada gate, divais dalam keadaan
biased fully on.
Tiristor sering juga ditemukan pada power supplies untuk digital circuits,
dimana
ecara masal, yang diasosiasikan dengan
trigger
buah tiristor adalah komponen yang terbuat dari
bahan
mereka berfungsi sebagai semacam circuit breaker atau "crowbar" untuk
mencegah kerusakan pada downstream components bila terjadi kegagalan pada
power suplai. Tiristor digunakan pada conjunction dengan sebuah dioda zener
tersambung pada gate-nya. Saat output tegangan dari suplai meningkat melebihi
tegangan zener, tiristor bekerja, meng-short output dari power suplai ke tanah dan
segera memutus fuse pada upstream.
Penerapan aplikasi tiristor s
ing diac, pada produk-produk konsumen berhubungan dengan penstabilan
power suplai pada bagian penerima televisi berwarna tahun 1970-an. Suplai
tegangan tinggi DC yang stabil untuk receiver didapatkan dengan mengatur naik
turunnya switching point dari tiristor. Switching point yang akurat ditentukan dari
beban pada output suplai DC.
Ciri-ciri utama dari se
semiconductor silicon. Walaupun bahannya sama, tetapi struktur P-N
junction yang dimilikinya lebih kompleks dibanding transistor bipolar atau MOS.
Komponen tiristor lebih digunakan sebagai saklar (switch) ketimbang sebagai
penguat arus atau tegangan seperti halnya transistor.
Gambar 2.7 Struktur tiristor
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
14
Struktur dasar tiristor adalah struktur 4 layer PNPN seperti yang
ditunjukkan pada gambar 2.7a. Jika dipilah, struktur ini dapat dilihat sebagai dua
buah struktur junction PNP dan NPN yang tersambung di tengah seperti pada
gambar 2.7b. Ini tidak lain adalah dua buah transistor PNP dan NPN yang
tersambung pada masing-masing kolektor dan base. Jika divisualisasikan sebagai
transistor Q1 dan Q2, maka struktur tiristor ini dapat diperlihatkan seperti pada
gambar berikut ini.
Gambar 2.8 visualisasi dengan transistor
Terlihat di sini kolektor transistor Q1 tersambung pada base transistor Q2
dan sebaliknya kolektor transistor Q2 tersambung pada base transistor Q1.
Rangkaian transistor yang demikian menunjukkan adanya loop penguatan arus di
bagian tengah. Dimana diketahui bahwa Ic = b Ib, yaitu arus kolektor adalah
penguatan dari arus base.
Jika misalnya ada arus sebesar Ib yang mengalir pada base transistor Q2,
maka akan ada arus Ic yang mengalir pada kolektor Q2. Arus kolektor ini
merupakan arus base Ib pada transistor Q1, sehingga akan muncul penguatan pada
pada arus kolektor transistor Q1. Arus kolektor transistor Q1 tdak lain adalah arus
base bagi transistor Q2. Demikian seterusnya sehingga makin lama sambungan
PN dari tiristor ini di bagian tengah akan mengecil dan hilang. Tertinggal
hanyalah lapisan P dan N dibagian luar.
Jika keadaan ini tercapai, maka struktur yang demikian todak lain adalah
struktur dioda PN (anoda-katoda) yang sudah dikenal. Pada saat yang demikian,
disebut bahwa tiristor dalam keadaan ON dan dapat mengalirkan arus dari anoda
menuju katoda seperti layaknya sebuah dioda.
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
15
Gambar 2.9 tiristor diberi tegangan
Bagaimana kalau pada tiristor ini kita beri beban lampu dc dan diberi
suplai tegangan dari nol sampai tegangan tertentu seperti pada gambar 2.9. Apa
yang terjadi pada lampu ketika tegangan dinaikkan dari nol. Tentu saja lampu
akan tetap padam karena lapisan N-P yang ada ditengah akan mendapatkan
reverse-bias (teori dioda). Pada saat ini disebut tiristor dalam keadaan OFF karena
tidak ada arus yang bisa mengalir atau sangat kecil sekali. Arus tidak dapat
mengalir sampai pada suatu tegangan reverse-bias tertentu yang menyebabkan
sambungan NP ini jenuh dan hilang. Tegangan ini disebut tegangan breakdown
dan pada saat itu arus mulai dapat mengalir melewati tiristor sebagaimana dioda
umumnya. Pada tiristor tegangan ini disebut tegangan breakover Vbo.
Gambar 2.10 Struktur SCR
Melalui kaki (pin) gate tersebut memungkinkan komponen ini di trigger
menjadi ON, yaitu dengan memberi arus gate. Ternyata dengan memberi arus
gate Ig yang semakin besar dapat menurunkan tegangan breakover (Vbo) sebuah
SCR. Dimana tegangan ini adalah tegangan minimum yang diperlukan SCR untuk
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
16
menjadi ON. Sampai pada suatu besar arus gate tertentu, ternyata akan sangat
mudah membuat SCR menjadi ON. Bahkan dengan tegangan forward yang kecil
sekalipun. Misalnya 1 volt saja atau lebih kecil lagi. Kurva tegangan dan arus dari
sebuah SCR adalah seperti yang ada pada gambar berikut ini.
Gambar 2.11 Karakteristik kurva I-V SCR
Pada gambar tertera tegangan breakover Vbo, yang jika tegangan forward
SCR mencapai titik ini, maka SCR akan ON. Lebih penting lagi adalah arus Ig
yang dapat menyebabkan tegangan Vbo turun menjadi lebih kecil. Pada gambar
2.11 ditunjukkan beberapa arus Ig dan korelasinya terhadap tegangan breakover.
Pada datasheet SCR, arus trigger gate ini sering ditulis dengan notasi IGT (gate
trigger current). Pada gambar ada ditunjukkan juga arus Ih yaitu arus holding yang
mempertahankan SCR tetap ON. Jadi agar SCR tetap ON maka arus forward dari
anoda menuju katoda harus berada di atas parameter ini.
Sejauh ini yang dikemukakan adalah bagaimana membuat SCR menjadi
ON. Pada kenyataannya, sekali SCR mencapai keadaan ON maka selamanya akan
ON, walaupun tegangan gate dilepas atau di hubung singkat ke katoda. Satu-
satunya cara untuk membuat SCR menjadi OFF adalah dengan membuat arus
anoda-katoda turun dibawah arus Ih (holding current). Pada gambar- kurva I-V
SCR, jika arus forward berada dibawah titik Ih, maka SCR kembali pada keadaan
OFF. Berapa besar arus holding ini, umumnya ada di dalam datasheet SCR.
Cara membuat SCR menjadi OFF tersebut adalah sama saja dengan
menurunkan tegangan anoda-katoda ke titik nol. Karena inilah SCR atau tiristor
pada umumnya tidak cocok digunakan untuk aplikasi DC. Komponen ini lebih
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
17
banyak digunakan untuk aplikasi-aplikasi tegangan AC, dimana SCR bisa OFF
pada saat gelombang tegangan AC berada di titik nol.
Gambar 2.12 Snubber circuit
Karena tiristor bisa di-trigger on dengan peningkatan tegangan dari
tegangan kondisi off-state. Maka dalam penerapannya pada aplikasi, kejadian ini
dicegah dengan sebuah resistor-capacitor (RC) snubber circuit antara terminal
anoda dan katoda untuk membatasi dV/dt (misal laju perubahan tegangan
terhadap waktu). Rangkaian ini bertujuan untuk memproteksi komponen saklar
daya yang digunakan terhadap pengaruh perubahan tegangan dan arus pada saat
ON/OFF-nya saklar.
2.6 Recloser
Gambar 2.13 Recloser
Recloser adalah alat yang digunakan untuk membuka dan menghubungkan
rangkaian melalui sebuah pengendali (terletak pada kontrol box) baik pada saat
ada gangguan maupun pada kondisi normal. Saat gangguan Recloser berfungsi
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
18
untuk mengisolasi gangguan supaya tidak mempengaruhi sistem yang lebih besar.
Pada saat normal, Recloser dipakai untuk memindahkan beban dengan memutus
atau menghubungkan beban tersebut dari satu saluran ke saluran yang lain.
Recloser digunakan pada proteksi peralatan kerja di PT. CPI. Proteksi
utamanya adalah Phase to phase over current protection dan phase to ground over
current protection. Hal ini membuat alat tidak cepat rusak yang diakibatkan arus
lebih fasa ke fasa maupun arus lebih fasa ke tanah.
Prinsip kerja recloser pada dasarnya hampir sama dengan pemutus.
Recloser dilengkapi dengan kontrol recloser dan dihubungkan dengan kabel
kontrol. Seperti gambar berikut :
Gambar 2.14 Pemasangan recloser pada sistem distribusi
Trafo Arus (CT) digunakan sebagai sensing dan dipasang melingkari bushing
recloser pada sisi sumber. Sedangkan rele terletak pada kontrol reclosernya. Pada
saat terjadi gangguan arus lebih misalnya, arus akan mengalir melalui CT
kemudian rele akan merasakan adanya gangguan dan memberi perintah ke moving
contact pada recloser (yang awalnya normally close) untuk membuka (fault open),
bersamaan dengan itu tripping coil pada tiap-tiap phasanya akan terbuka. Arus
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
19
lebih yang terjadi akibat gangguan akan masuk ke vaccum interrupter dan busur
api yang terjadi akan diredam pada vaccum interrupter tersebut sehingga tidak
menimbulkan kerusakan akibat bunga api. Minyak recloser berguna untuk
mendinginginkan atau menstabilkan suhu didalam recloser.
Recloser memiliki daerah proteksi tersendiri, biasanya recloser digunakan
untuk proteksi pada sistem distribusi dan diletakkan dibawah saluran. Tujuannya
agar saat terjadi gangguan dalam daerah pengamanan recloser, maka jaringan
yang terputus hanya berada dibawah recloser sehingga tidak perlu proteksi yang
bekerja dan sistem yang mati dapat lebih diminimalkan.
Tabel 2.1 Fungsi proteksi yang dapat digunakan oleh recloser
Di PT. Chevron, recloser di pengaturan trip jika terjadi gangguan dan close
kembali setelah 15 detik. Hal ini terjadi selama tiga kali, dan jika terjadi lagi maka
akan terjadi kondisi “recloser lockout”. Kondisi ini mengakibatkan “saluran
terbuka”. Sistem operasi recloser pada umumnya recloser diset 4 kali trip dan 3
kali reclose, setelah itu lock out dan pada umumnya kondisi di lapangan waktu
reclosing diatur 15 detik. Namun demikian pengaturan recloser time sangat
tergantung dengan kebutuhan lapangan.
Beban current
Fault initiated Fault Fault
15 seconds 15 seconds
Fault
Lock out15 seconds
Gambar 2.15 Sistem operasi recloser
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
20
A
1.
in di
2.
t). Waktu tanda dari terbuka sampai menutup kembali
adalah 15 detik.
U
1.
a.
nis interrupter yang biasanya digunakan, yaitu
b. nggerakkan switch serta
2.
ntrolnya dihubungkan dengan kabel kontrol.
4.
n yang digunakan pada closing solenoid
ng tidak dapat dibalikkan. Faktor-faktor
yan
• recloser harus sama atau lebih besar dari tegangan
• pada recloser harus sama atau lebih besar dari arus maksimum
da 2 macam kurva recloser, yaitu:
Kurva Cepat (Fast Curve), untuk mengantisipasi gangguan sementara
(temporary fault), recloser mengatasi gangguan sesegera mungk
dalam daerah proteksinya. Kurva ini tidak digunakan di PT.CPI.
Kurva Lambat (Slow Curve), recloser beroperasi 4 kali dan kemudian
terkunci (lock ou
nit lengkap recloser biasanya terdiri dari:
Unit Power Recloser, yang didalamnnya terdapat:
Switch dengan interrupter dan mekanismenya serta minyak sebagai
isolasi. Ada 2 je
vacuum dan oil.
Closing dan Tripping Solenoid untuk me
transformator arus (CT) sebagai sensing.
Kontrol Recloser, yang didalamnya terdapat pengukuran, proteksi, dan
kontrol yang memerintahkan unit power recloser bekerja dimana
antara recloser dengan ko
3. Baterai dan Chargernya.
Rectifier (penyearah), digunakan jika reclosernya menggunakan DC
solenoid. Biasanya teganga
120 V atau 240 V AC/DC.
5. Fasilitas komunikasi ke SCADA.
Recloser pada prinsipnya dapat melindungi sumber dan beban, karena recloser
memiliki polaritas sumber dan beban ya
g harus diperhatikan pada recloser :
Rating tegangan pada
yang ada pada sistem.
Rating arus
gangguan.
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
21
• Rating arus beban maksimum juga harus sama atau lebih besar dari arus
pada rangkaian.
Arus mini• mum gangguan yang mungkin terjadi pada ujung konduktor
ksi
rus ini.
•
digunakan di PT. CPI. Dari beberapa jenis kontrol
mikroprosesor diatas, jenis Form 5 merupakan jenis kontrol yang paling
banyak digunakan.
harus diperhatikan untuk memastikan apakah recloser bisa mendete
a
Pengawatannya juga harus benar antara sisi sumber dengan sisi beban.
Kontrol recloser tipe form 5 diletakkan dalam kontrol box dan
dihubungkan dengan unit reclosernya dengan menggunakan kabel kontrol
sehingga memudahkan pengoperasian. Recloser ini memiliki kurva yang tak
terbatas. Suplai tegangan berasal dari baterai DC dan bisa juga dari rectifier.
Pengukuran (metering) dan beban dapat dilihat dari tampilan (display). Jenis
recloser ini banyak
Gambar 2.16 Sistem kontrol recloser pada Form 5
Dari diagram diatas, menggambarkan bahwa terdapat 3 cara
berkomunikasi dengan recloser melalui perantara kontrol recloser form 5.
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
22
Yaitu melalui front panel display untuk menpengaturan kerja recloser, melalui
engineer yang menggunakan program, atau dengan bantuan gelombang radio
dari SCADA.
2.7 SC
atu
siste ta, dan pengontrolan jarak jauh.
rik
6. lkan data parameter listrik untuk kebutuhan evaluasi sistem
kelistrikan
da menghubungkan dua environment :
1. G
kuran, memonitor, mengontrol
.
2. O
mengingatkan operator bila ada potensi masalah di gardu maupun system daya.
ADA
SCADA (Supervisory Kontrol and Data Acquisition System) adalah su
m kontrol pengawasan , pengambilan da
Tujuan SCADA di PG&T antara lain:
1. Melakukan pengontrolan peralatan listrik
2. Memonitor perubahan status peralatan list
3. Melakukan pengukuran parameter listrik
4. Mengatur pembangkitan listrik dan distribusi beban
5. Memberitahukan jika terjadi keadaan tidak normal
Mengumpu
Sistem Sca
ardu
Di gardu, sistem SCADA melakukan pengu
dan mengubah data dari peralatan menjadi digital
peration Center (SCADA Master station)
Di sini SCADA mengumpulkan, menyimpan dan mengolah data yang didapat
dari RTU. Untuk menghubungkan kedua komponen tersebut digunakan jalur
komunikasi. Peralatan sistem SCADA yang paling ujung yang terdapat di
gardu adalah RTU (Remote Terminal Unit). RTU mengumpulkan hasil
pengukuran, monitor dan pengontrolan parameter listrik di gardu, kemudian
mengirimkannya ke Operation Center. SCADA Master Station yang terdapat
di Operation Center memonitor dan mengolah data yang masuk, kemudian
menampilkannya kepada operator berupa peringatan warning dan alarm untuk
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
23
Gambar 2.17 Sistem SCADA pada PT. CPI
2.8 UNIT STS
STS terdiri atas 2 komponen utama,
1. 5 lemari / cells:
• 3 - single-phase switching cells (no.1,2,3)
• 1 - transformer cell (no.4)
• 1 - kontrol cell (no.5)
2. Switchgear untuk hubung singkat dan isolasi (S&C 5-way Vista
Switch)
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
24
Gambar 2.18 Komponen STS
3 - single-phase switching cells berfungsi untuk melakukan pemindahan
antara sumber-A dengan sumber-B. Didalamnya berisi tiristor yang merupakan
sebuah saklar elektronik. Seluruh kerja tiristor pada STS digerakkan oleh
mikroprosessor dan kontrol STS yang terdapat pada lemari kontrol. Hal inilah
yang menyebabkan STS dapat mentransfer sumber dengan sangat cepat.
Jika salah satu fasa mengalami jatuh tegangan, maka akan terjadi
perpindahan sumber. Namun, waktu yang diperlukan untuk melakukan
perpindahan itu lebih banyak dibandingkan perpindahan ketika terjadi
kehilangan daya pada ke-tiga fasanya. Berikut ini adalah contoh perpindahan
beban dari satu sumber ke sumber lainnya yang didapat dari buku petunjuk
penggunaan STS:
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
25
TRANSFERING IN
½ CYCLE 8.33 ms
SOURCE
A
SOURCE
B
LOAD
SOURCE A LOST
STS: SOURCE A STS: SOURCE B
Gambar 2.19 (a) Kecepatan perpindahan beban ketika tiga fasa hilang
TRANSFERING IN
1 CYCLE 15.28 ms
SOURCE
A SOURCE
B
LOAD
SOURCE B LOST
STS: SOURCE B STS: SOURCE A
Gambar 2.19 (b) Kecepatan perpindahan beban ketika satu fasa hilang
Pada kasus hilangnya 1 fasa, transfer yang terjadi lebih lama
karena yang bekerja pada STS adalah backup pengaturannya. Ketika satu fasa
hilang, jatuh tegangan yang terjadi tidak sebesar tiga fasa hilang. Hal ini karena
ketika beban berpindah, sumber akan mendapatkan beban yang lebih banyak dari
yang sebelumnya sehingga terjadi jatuh voltage pada perpindahan tiga fasa.
sedangkan pada hilangnya satu fasa, backup pengaturan yang mengakibatkan
transfer lebih lama karena pengaturannya diatur ketika sumber-B (acuan) masih
hidup maka akan terus menggunakan sumber tersebut. Namun, pada backup
pengaturan di set jika pada satu cycle kualitas sumber acuan lebih jelek dari
sumber cadangan, maka beban akan berpindah ke sumber cadangan sampai
sumber acuan kembali normal. Hal ini juga disebabkan karakteristik dari tiristor
yang bekerja pada STS.
Tiristor yang terdapat pada switching cell dirangkai seperti gambar
dibawah ini:
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
26
Gambar 2.20 Rangkaian Tiristor pada STS
Saklar elektronik yang digunakan adalah tiristor jenis SCR. Penjelasan
mengenai cara kerja tiristor dapat dilihat pada bab 2. Apabila Gate diberikan
tegangan impulse dan tegangan anoda ke katoda positif, maka tiristor akan
ON dan akan OFF apabila arus sebaliknya. STS mengatur gate tiristor melalui
mikroprossesor pada lemari kontrol, sehingga dapat terjadi sinkronisasi antara
sumber-A dan sumber-B. Pada tegangan AC, arus akan bolak-balik, sehingga
tiristor akan ON dan OFF. Agar konduktifitas tetap terjaga, maka tiristor
dirangkai seperti gambar dibawah ini:
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
27
Gambar 2.21 Karakteristik kerja tiristor
Dalam satu cell STS digunakan sebagai saklar untuk 1-fasa dari masing-
masing saluran dan beban secara bersamaan. Di STS juga terdapat
transformator yang berfungsi untuk mengubah tegangan tinggi menjadi
tegangan rendah, agar dapat dibaca oleh kontrol STS. Dibawah ini adalah
kontrol STS pada saat kondisi normal.
Gambar 2.22 Kontrol STS
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
28
Pada kontrol STS diatas terlihat beberapa indikator yang dapat digunakan
sebagai petunjuk bagi user STS tersebut. Di sudut kiri atas terdapat monitor
LED yang menampilkan profil dari sumber STS, baik sumber-A maupun
sumber-B. Pada saat pengambilan gambar ini, tertulis 20,97 kV dan 3 A. Ini
menunjukkan bahwa STS baru dinyalakan, terlihat dari tegangan yang tinggi
sedangkan arusnya kecil. Di sebelah kanan atas, terdapat beberapa indikator
sumber yang digunakan. Saat ini, kontrol di set untuk menggunakan sumber-A
sebagai sumber utama. Walaupun sumber-B dalam keadaan baik, jika sumber-
A juga dalam keadaan baik maka yang digunakan adalah sumber-A. Dari
indikator diatas juga terlihat ke-dua sumber dalam keadaan baik, namun yang
digunakan sebagai sumber adalah sumber-A.
Pada kontrol STS juga disediakan pengaturan manual. Hal ini
digunakan jika terjadi gangguan terhadap sistem mikroprossesor pada kontrol
tersebut. Kontrol STS ini juga dapat merekam data-data yang dapat digunakan
sebagai analisa jika terjadi gangguan terhadap STS, maupun sumber.
Switchgear digunakan untuk melakukan bypass sumber utama. Hal ini
dilakukan jika terjadi masalah pada STS (tiristor, kontrol, maupun
transformator), sehingga beban tetap terjaga hidup. Switchgear juga digunakan
untuk bypass jika dilakukan perawatan, sehingga tidak menggangu produksi
dari beban tersebut.
STS bukan merupakan alat proteksi. STS juga tidak dilengkapi oleh alat
proteksi internal, sehingga dibutuhkan beberapa tambahan proteksi yang di
pasang di sekitar STS. Jika terjadi gangguan pada STS, beberapa alat yang ada
di STS akan terbakar atau failure pada kondisi normal. Namun, untuk
mencegah kerugian yang lebih besar, maka lebih baik untuk memasang
pengaman tambahan mengingat STS merupakan salah satu alat yang vital dan
mahal.
Proteksi tambahan Internal STS :
1. Lighting Arrester
berfungsi untuk melindungi sistem STS dari lonjakan
tegangan yang tinggi.
2. Varistor
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
29
berfungsi untuk melindungi tiristor dari tegangan yang
melonjak tiba-tiba.
3. Time delay overcurrent
berfungsi untuk menahan hidupnya STS pada saat awal start
motor, sehingga dapat mengurangi efek arus lebih.
4. Rele overvoltage protection (seharusnya terpasang)
berfungsi sebagai proteksi terhadap tegangan berlebih. Rele
ini dapat mematikan STS jika terjadi arus lebih, sehingga
mengurangi kerusakan pada sistem.
5. Recloser
Recloser diletakkan pada sisi beban. Recloser digunakan
untuk melindungi STS jika terjadi gangguan di beban. Kontrol
recloser di atur 50/51P (Instant over current), 51N (Time over
current), SGF (Sensitive tanah fault) dan HLT (Hot line tag).
Dengan pengaturan diatas, recloser digunakan untuk melindungi
STS dari arus lebih.
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
BAB 3 SISTEM KELISTRIKAN PT. CHEVRON
3.1 SISTEM LISTRIK PT.CPI
PT. Chevron Pacific Indonesia (PT.CPI) memiliki sumber listrik sendiri
untuk memenuhi kebutuhan energi mereka. Power Generation and Transmission
(PG&T) bertanggung jawab terhadap pembangkitan tenaga listrik yang dilakukan
menggunakan generator turbin yang menggunakan uap air. Setelah listrik
dihasilkan oleh generator turbin gas, kemudian listrik ini ditransmisikan ke beban.
Dalam penyaluran listrik ini, perlu dilakukan pengubahan tegangan agar sistem
berjalan dengan efisien. Sistem yang baik ditandai dengan rugi-rugi yang kecil,
biaya pembuatan yang tidak terlalu mahal, dan tingkat keamanan dan kenyamanan
yang tinggi. Sebelum sampai ke beban, sistem transmisi melewati gardu untuk
pengubahan tegangan dan sistem distribusi untuk penyaluran daya ke beban.
Berikut adalah keterangan lebih lanjut mengenai sistem-sistem tersebut.
DISTRIBUTION SYSTEMTRANSMISSION SYSTEMGENERATION SYSTEM
OIL WELLS ANDPRODUCING FACILITIES
DISTRIBUTIONTRANSFORMER
230/115 KVSUBSTATION
115 KVTRANSMISSION
LINE
SUBSTATION
13.8 KVDISTRIBUTION LINE
230 KVSWITCHYARD
230 KVTRANSMISSION LINE
GAS
WATER
STEAM
RHZ
ELECTRICITY(410 MW)
DISTRIBUTION SYSTEMTRANSMISSION SYSTEMGENERATION SYSTEM
OIL WELLS ANDPRODUCING FACILITIES
DISTRIBUTIONTRANSFORMER
230/115 KVSUBSTATION
115 KVTRANSMISSION
LINE
SUBSTATION
13.8 KVDISTRIBUTION LINE
230 KVSWITCHYARD
230 KVTRANSMISSION LINE
GAS
WATER
STEAM
RHZ
ELECTRICITY(410 MW)
DISTRIBUTION SYSTEMTRANSMISSION SYSTEMGENERATION SYSTEM DISTRIBUTION SYSTEMTRANSMISSION SYSTEMGENERATION SYSTEM
OIL WELLS ANDPRODUCING FACILITIES
DISTRIBUTIONTRANSFORMER
230/115 KVSUBSTATION
115 KVTRANSMISSION
LINE
SUBSTATION
13.8 KVDISTRIBUTION LINE
230 KVSWITCHYARD
230 KVTRANSMISSION LINE
GAS
WATER
STEAM
RHZ
ELECTRICITY(410 MW)
OIL WELLS ANDPRODUCING FACILITIES
DISTRIBUTIONTRANSFORMER
230/115 KVSUBSTATION
115 KVTRANSMISSION
LINE
SUBSTATION
13.8 KVDISTRIBUTION LINE
230 KVSWITCHYARD
230 KVTRANSMISSION LINE
OIL WELLS ANDPRODUCING FACILITIES
OIL WELLS ANDPRODUCING FACILITIES
DISTRIBUTIONTRANSFORMERDISTRIBUTION
TRANSFORMER
230/115 KVSUBSTATION
115 KVTRANSMISSION
LINE
SUBSTATION
13.8 KVDISTRIBUTION LINE
230 KVSWITCHYARD
230 KVTRANSMISSION LINE
GAS
WATER
STEAM
RHZ
ELECTRICITY(410 MW)
GAS
WATER
STEAM
RHZRHZRHZ
ELECTRICITY(410 MW)
Gambar 3.1. Sistem listrik di PT. CPI
Kebutuhan listrik PT. CPI dipasok dari pusat pembangkit listrik yang
berada di Minas Power Plant, Central Duri Power Plant, Duri Power Plant, dan
North Duri Power Plant. Listrik dibangkitkan dari generator turbin gas yang
terdapat dimasing-masing power plant tersebut. Generator turbin gas adalah
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
31
peralatan mekanikal yang terdiri dari turbin gas sebagai pemutar pada satu poros
dan generator sebagai poros lain yang diputar.
Central Duri Power Plant dan North Duri Power Plant disamping
menghasilkan energi listrik juga menghasilkan steam. Steam yang dihasilkan ini
dialirkan ke ladang minyak Duri untuk diinjeksikan. Sistem pembangkitan terdiri
dari dua komponen utama, yaitu turbin dan generator.
Di sekitar generator pembangkit bisaanya terdapat switchyard dimana di
dalamnya terdapat switchgear (ruang kontrol) dan substation (gardu induk). Di
ruang kontrol (switchgear) ini kita bisa melihat tegangan, arus, faktor daya dan
komponen listrik lainnya pada trafo, saluran listrik, dll dan kita bisa memonitor
kualitas listrik setiap saat.
Tegangan yang keluar dari pembangkit sebesar 13.8 kV akan dinaikkan
oleh trafo daya menjadi 230 kV. Tegangan 230 kV ini ada yang ditransmisikan ke
gardu yang lain yang jaraknya cukup jauh dan ada yang diturunkan ke 115 kV
oleh trafo 230/115 kV di dalam gardu di dekat pembangkit. Kemudian tegangan
115 kV akan diturunkan lagi menjadi 13.8 kV untuk disuplai ke saluran.
Sistem tenaga listrik terdiri dari beberapa elemen penting, yaitu sistem
pembangkit, sistem transmisi, sistem sub-transmisi, dan sistem distribusi. PT
Chevron Pacific Indonesia (PT. CPI) menggunakan sistem pembangkit sendiri
dengan jaringan tenaga listrik 60 Hz sesuai dengan sistem Amerika Serikat, yang
terinterkoneksi di seluruh wilayah operasi yang meliputi Rumbai, Minas, Duri,
dan Dumai.
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
32
Pinang7 MVA2 MVA
18.4 MVA 4.9 MVA
6.4 MVA
11 MVA
5.9 MVA
2.4 MVA 3.7 MVA10.4 MVA
4 MVA
Bangko28 MVA
Sintong10 MVA
Menggala14 MVA
Rokan28 MVA
Batang7 MVA
Rangau10 MVA
Pematang10 MVA
Petani14 MVA
Pematang Main37 MVA
S Bekasap7 MVA
Bekasap10 MVA
Bekasap Main37 MVA
Bekasap TX-A28 MVA
4.4 MVA 12.1 MVA
North Duri2x28 MVA
Central Duri Power Plant 105 MW
Duri Power Plant 21 MW
Pungut7 MVA
Libo10 MVA
Suram7 MVA
Petapahan10 MVA
Old Kotabatak10 MVA
Kota Batak Junction
4B: 2x28 MVA
5B: 22 + 28 MVA
6D: 22 + 28 MVA
CPI Power SystemONE LINE DIAGRAM
Updated : 8 December 2005
6DN: 25 + 28 MVA
Minas Power Plant 100 MW 8D: 22 + 2x28 MVA
8C: 2x28 MVA
9.6 MVA
3.5 MVA
4 MVA
2.4 MVA
2.6 MVA
6.7 MVA26.4 MVA
27.8 MVA
28 MVA 28.8 MVA
38.6 MVA 29.4 MVA
Balam28 MVA7.8 MVA
Nella Junction
CPP26.7 MVA
3D: 2x28 MVA
4D: 2x28 MVA
27.5 MVA
30 MVA
5.3 MVA
Duri CogenPlant 300 MW
North Rumbai
East Rumbai
South Rumbai
2.8 MVA
3 MVA
3.2 MVA
Dumai
17.5 km 1.3 km
1 km 3.5 km
6 km 5.6 km N.O.
5.7 km
4.7 km
4.4 km
8.5 km 12.6 km
12.1 km
14.6 km
12.5 km
3.1 km
6.76km
4.8 km
68 km
70 km
10 km
24 km
51 km
27 km
8.4 km
8.4 km
14 km
20.4 km
34.6 km
27.5 km
9.1 km
6.5 km
3.7 km
18.1 km
1.3 km
4.5 km
11.5 km 12.2 km
70 km
34 km
35.6 km
11.4 km
13.5 km 13 km
20.5 km
15 km
2.5 MVA33 km
230 kV
115 kV
115 kV bundle
44 kV
Cntrl Duri70 MVA
Legend:Pinang7 MVA
Substation NameX’Mer CapabiliityNormal Load2 MVA
New Kotabatak28 MVA
19.2 MVA
Minas Hsg9.5 MVA
Minas27.5 MVA
Duri FieldDuri Community10 MVA14 MVA
Gambar 3.2 Diagram Satu Garis Sederhana sistem transmisi kelistrikan PT. CPI 115 kV
Metode pembangkitan tenaga listrik yang digunakan adalah generator
turbin gas. Generator turbin gas digunakan karena tersedianya gas alam sebagai
bahan bakar dalam jumlah melimpah sebagai produk sampingan dari lapangan
minyak Chevron.
Perencanaan sistem tenaga listrik dimulai dari study beban forecasting
(perkiraan beban), berdasarkan hasil perhitungan beberapa beban yang harus
disediakan barulah dipikirkan sistem pembangkitan yang digunakan. Setelah
perancangan sistem pembangkitan maka dilakukan persiapan untuk menyalurkan
energi listrik ke beban. Maka diperlukan perancangan sistem transmisi dan
distribusi.
Untuk perancangan ketiga sistem tenaga listrik ini, dilakukan dengan
menggunakan simulasi komputer, dimana dalam simulasi ini dapat digambarkan
bagaimana seandainya beban yang harus disediakan bertambah atau bagaimana
apabila salah satu pembangkit tidak beroperasi, namun sistem harus tetap stabil.
Salah satu software yang digunakan adalah simulasi sistem tenaga listrik ETAP
(Electrical Transient Analyzer Program)
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
33
Hal-hal yang mendorong PT. CPI menggunakan sistem pembangkit turbin
gas adalah tersedianya gas alam dalam jumlah yang memadai yang didapatkan
dari hasil sampingan ladang minyak Chevron. Selain itu juga didorong oleh
adanya keunggulan lainnya dari turbin gas yang dapat segera dioperasikan dengan
waktu awal kurang dari 15 menit, dibandingkan dengan turbin uap yang
membutuhkan waktu berjam-jam karena harus memasak air dalam boiler terlebih
dahulu.
PT. CPI mempunyai 4 buah pusat pembangkit yang terdiri dari 26 unit
generator turbin gas dengan kapasitas terpasang adalah 664 MW. Pusat
pembangkit yang berada di PT. CPI adalah sebagai berikut:
1. Pusat Pembangkit Minas (224 MW)
Terdiri dari 11 turbin gas, dengan kapasitas masing-masing:
a. GT 1-5 @ 13 MW
b. GT 6-8 @ 20 MW
c. GT 9 -11 @ 33 MW
2. Pusat Pembangkit Central Duri (100 MW)
Terdiri dari 5 turbin gas dengan kapasitas masing-masing 20 MW.
3. Pusat Pembangkit Duri (20 MW)
Terdiri dari 7 turbin gas dengan kapasitas masing-masing:
a. GT 1-2 Junk
b. GT 3-6 Pemda
c. GT 7 20 MW
Saat ini pusat pembangkit Duri tidak dioperasikan lagi karena
pembangkit yang baru di North Duri sudah mencukupi kekurangan
yang ada.
4. Pusat pembangkit North Duri (300 MW)
Terdiri dari 3 turbin gas dengan kapasitas @ 100 MW
Sistem transmisi merupakan sistem penyaluran energi listrik dari stasiun
pembangkit ke jalur distribusi. Pada operasinya, terdapat 3 jenis tegangan
transmisi yakni 230 kV, 115 kV, dan 44 kV. Hal ini dapat dibedakan dari
tower/menara saluran transmisinya.
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
34
Gambar 3.3. Sistem transmisi di Duri Field
Untuk transmisi digunakan tegangan yang besar karena untuk
daya/kapasitas yang sama, tegangan yang besar menyebabkan arus yang mengalir
menjadi kecil. Karena arus yang mengalir kecil, maka luas/jari-jari penampang
konduktor yang diperlukan tidak terlalu besar. Hubungan luas konduktor dengan
besar arus yang mengalir dijelaskan dengan formula Daya (VA) = I2*R φcos ,
dimana arus akan berkontribusi terhadap losses berupa panas pada konduktor.
Dari formula tersebut, dapat disimpulkan jika arus listrik magnitudenya besar
maka kehilangan panas akan besar pula, oleh karena itu dibutuhkan kabel
berdiameter besar untuk menahan panas tersebut.
3.2 APLIKASI STS DI PT.CPI
Static Transfer Switch adalah sebuah alat elektronik yang dapat
memindahkan secara cepat sumber tenaga listrik dari satu sumber ke sumber
lainnya tanpa harus mematikan beban. Kecepatan waktu perpindahan dapat
diartikan, jika satu sumber mati, maka STS mengalihkan sumber ke sumber
cadangan dengan sangat cepat sehingga beban tidak dapat merasakan pengalihan
tersebut. STS dapat melakukan transfer antara dua sumber dengan kecepatan
kerja empat sampai 20 milidetik sehingga dapat digunakan untuk mengamankan
beban dalam jumlah besar dan beberapa fasilitas lainnya dari gangguan singkat.
Kedua buah sumber harus memiliki karakteristik yang tidak jauh berbeda,
sehingga beban akan benar-benar tidak terganggu.
STS merupakan solusi dalam sistem ketenaga listrikan yang membutuhkan
sebuah reliabilitas tinggi. STS juga diyakini dapat meningkatkan produksi bagi
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
35
para penggunanya. PT. Chevron merupakan salah satu pelopor penggunaan STS
di Indonesia, karena banyaknya kasus kehilangan tenaga yang terjadi di daerah
Kelok-Tilan Riau.
Gambar 3.4 One line diagram sederhana dari STS
STS diletakkan jauh dari sumber tenaga pada PT. Chevron. Berada pada
jarak kurang lebih 30 km dari batang gardu dan 20 km dari gulamo gardu. Profil
tegangan pada area STS di Kelok-Tilan ini mengalami drop yang sangat besar.
Karena mayoritas beban pada PT. Chevron adalah motor. Sehingga digunakan
banyak voltage regulator pada salurannya untuk menaikkan tegangan pada kondisi
normal, yaitu 13,8 kV. Capasitor bank tidak digunakan lagi sebagai alat utama
untuk menjaga tegangan, karena capasitor memiliki karakteristik yang buruk jika
diletakkan pada saluran yang sangat panjang.
Sebelum dipasang STS, daerah Kelok-Tilan merupakan daerah yang sering
terjadi jatuh tegangan yang mengakibatkan pengaturan pada motor-motor pompa
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
36
disana mematikan motor karena tegangan yang lebih rendah daripada pengaturan
kontrolnya. Sumur pada daerah Kelok-Tilan merupakan primadona PT. Chevron,
karena menghasilkan minyak dalam jumlah yang besar dengan kualitas yang
sangat baik. Sebelum dipasang STS, area ini dialiri sumber dari gulamo saluran 1.
Beban yang dipasang pada STS sebagai berikut:
Tabel 3.1 Data beban pada area Kelok-Tilan
ID Pompa Jenis_Pompa Merk_Pompa Motor_HP Kondisi
TE001 538P62 centrilift 228 ON
TY001 538P31 centrilift 63 ON
TY008 FC1200 centrilift 57 OFF
TY010 400P16 centrilift 76 ON
TY011 538P21 centrilift 228 ON
TY015 538P37 centrilift 180 ON
TY017 GC4100 centrilift 133 ON
TY018 538P31 centrilift 228 ON
TY019 400P6 centrilift 50 OFF
TY022 400P10 centrilift 95 ON
TY023 GC6100 centrilift 304 ON
TY025 400P4 centrilift 57 OFF
Mayoritas beban yang akan terhubung pada gardu induk Paketigul berupa
motor listrik untuk memompa dan menyalurkan minyak dan air yang
membutuhkan daya dan tegangan yang bervariasi sesuai dengan kebutuhan
pompa. Selain itu, terdapat juga sebagian kecil beban berupa lampu untuk
penerangan jalan yang tidak dimasukkan dalam data (diabaikan).
3.3 STANDARD OPERATION PROCEDURE (SOP) STS DI PT. CHEVRON
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
37
A B
R LBSSTS-6
DSSTS-4
DSSTS-3
ToTilan
fromBatang
DSSTS-2LBS
31AL-4A
LBS32AK-2B
To Kelok
M
M
Way-4
Way-5
Way-3
Way-2
Way-1
LOAD
SOURCE-B
SOURCE-A
From Menggala
STS-5
S&C Switchgear
STS
13.8 kV Kelok-Tilan STS SchematicRevision: 16 May 06
A B
R LBSSTS-6
DSSTS-4
DSSTS-3
ToTilan
fromBatang
DSSTS-2LBS
31AL-4A
LBS32AK-2B
To Kelok
M
M
Way-4
Way-5
Way-3
Way-2
Way-1
LOAD
SOURCE-B
SOURCE-A
From Menggala
STS-5
S&C Switchgear
STS
13.8 kV Kelok-Tilan STS SchematicRevision: 16 May 06
Gambar 3.5 Skema pemasangan STS di Kelok-Tilan Kondisi normal di power line system:
1. Source yang dipilih dari Menggala Saluran #2 (Source A)
2. LBS 31-AL-4A dalam kondisi Close
3. LBS 32-AK-2B dalam kondisi Open
4. LBS STS #6 dalam kondisi Open
5. Recloser STS #5 dalam kondisi Close
Kondisi normal STS beroperasi:
1. Way 1, Way 2 dan Way 4 dalam kondisi Close
2. Way 3 (bypass switch) dalam kondisi Open
3. DS STS-2, DS STS-3 dan DS STS-4 dalam kondisi Close
4. Beban yang terbaca di STS sekitar 100-112 Ampere
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
38
Jika terjadi gangguan atau failure maka:
1. Jika terjadi gangguan di salah satu Saluran, maka STS secara otomatis
akan memindahkan beban ke Saluran yang sehat.
2. Jika terjadi Failure di STS, maka STS secara otomatis akan bypass (Way
3 Close dan Way 4 Open)
3. Pengaturan untuk transfer adalah jika tegangan sistem di bawah 9.5 KV,
dan pengaturan untuk mentransfer kembali adalah di atas 13 KV.
4. Jika terjadi gangguan, misalnya Menggala Saluran#2 Trip, maka otomatis
beban akan dialihkan ke Batang Saluran#3. Bila kemudian Menggala
Saluran#2 kembali normal, maka jika STS membaca tegangan 13 KV,
beban akan secara otomatis mentransfer kembali ke Menggala Saluran#2.
Jika tegangan Menggala Saluran#2 masih di bawah 13 KV, beban akan
tetap dipasok oleh Batang Saluran#3.
5. Delay time untuk mentransfer kembali adalah 25 detik.
6. Dalam proses Transfer-Retransfer ini, biasanya tetap ada beban mati di
Saluran yang sehat. Dalam hal ini kita perlu berkomunikasi terus dengan
SCADA PG&T.
7. Pengaturan VR Kelok 116 Volt (13.9 KV), pengaturan VR Candi 114
Volt (13.68 KV)
8. Pengaturan kelebihan beban STS 200A dan pengaturan kelebihan beban
Recloser STS-5 250A
Jika terjadi gangguan yang menyebabkan STS shutdown maka dilakuakan:
1. Gangguan bisa disebabkan karena Menggala Saluran #2 dan Batang
Saluran #3 trip dalam waktu yag bersamaan. Untuk kondisi ini, bila salah
satu saluran kembali normal, maka STS akan hidup kembali/beroperasi
secara otomatis.
2. Jika terjadi gangguan, dan ternyata STS tidak kembali beroperasi, maka
langkah terbaik adalah menghubung singkat STS.
3. Bila Saluran yang sehat dari Menggala Saluran #2, maka bypass
dilakukan dengan Close LBS 32-AK-2B dan Open Recloser STS-5.
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
39
4. Bila Saluran yang sehat dari Batang Saluran #3, maka hubung singkat
dilakukan dengan menutup LBS STS-6 dan Open Recloser STS-5.
5. Untuk mengetahui bahwa STS tidak kembali beroperasi secara normal,
kita bisa mengetahui dari informasi SCADA. Jika STS di bawah Menggala
#2, beban di Menggala Saluran #2 sekitar 280-290A dan beban Batang
Saluran #3 sekitar 110-120A. Jika STS di bawah Batang Saluran #3,
beban di Batang sekitar 240-250A dan beban di Menggala sekitar 140-
150A.
6. Beban STS dalam kondisi normal, sekitar 100-112A.
7. Segera melaporkan kepada SCADA jika STS gagal kembali beroperasi
normal dan hubung singkat dilakukan.
8. Mencatat Alarm dan Failure di STS, lampu-lampu apa saja yang menyala.
3.4 KRONOLOGIS UJI COBA STS
STS merupakan sebuah proyek besar di divisi PG&T. Proyek ini dimulai
pada tahun 2005 dengan membeli satu unit STS pada PT.SatCon. Nantinya jika
sukses akan menjadi proyek lanjutan untuk wilayah lain. Tujuannya adalah
mengurangi kegagalan daya pada daerah yang jauh dari kantor operasional
PG&T.
Uji coba dilakukan pada tanggal 27 oktober 2008 pada pukul 15.00 WIB.
disaksikan oleh pihak PT. Chevron dan pihak PT. SatCon. Pada saat kejadian
terjadi gangguan yang dilaporkan oleh SCADA PG&T, bahwa recloser STS-5
tidak dapat dioperasikan dari pusat. Kemudian beberapa orang pergi untuk
melakukan perbaikan. Setelah 15 menit, pihak SatCon memutuskan untuk
melakukan ujicoba dengan recloser STS-5 dihubung singkat.
Semua dalam kondisi siap. Awalnya dilakukan beberapa test untuk
memastikan sumber STS dalam keadaan “sehat”. Selanjutnya semua berjalan
baik, pada saat uji coba perpindahan beban dari sumber-A ke sumber-B terjadi
beberapa hal:
Pada saat transfer terjadi:
• Sumber-A naik 33% (11,8kV – 15,69kV)
• Sumber-B turun 22% (13,15kV – 10,25kV)
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
40
Kehilangan salah satu fasa diikuti dengan matinya beban
• Tidak ada data yang terrekam, disturbance recorder gagal
untuk merekam data.
• Kontrol VR, tiristor, snubber, varistor rusak
• Akan terjadi efek ferro resonance jika satu fasa open
• Fuse station service TX putus
Setelah proses ini, dilakukan perbaikan dan mengembalikan seluruh sistem
ke keadaan semula. Tidak menggunakan STS dan suplai daya untuk daerah Tilan-
Tiang dari Golamo gardu. Kemungkinan yang terjadi adalah letak STS yang salah
pada sistem sehingga transfer beban tidak pernah berhasil.
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
BAB 4 ANALISIS KEGAGALAN PROSES PEMINDAHAN
PASOKAN LISTRIK
Static Transfer Switch merupakan suatu alat yang dimiliki oleh PT.
Chevron untuk mengatasi masalah banyaknya kegagalan pasokan di area kelok
dan tilan. Karena area ini berjarak kurang lebih 40 km dari PG&T pusat, maka
area ini sering menimbulkan kerugian dalam jumlah besar setiap tahunnya. Maka
pada tahun 2005, General Manager PG&T, Noor Bambang Siswoyo berinisiatif
melakukan pembelian STS yang saat itu merupakan teknologi baru di bidang
power reliability (reliabilitas daya).
Mengutip pernyataan GM PG&T Noor Bambang Siswoyo, “ Dengan STS,
kami berharap dapat mencegah 20 hingga 30 kegagalan pasokan setiap tahunnya
yang berarti dapat menaikkan produksi minyak sampai 30.000 barel setiap
tahunnya”. Sementara President of Chevron Energy Solution, Jim Davis
mengatakan “ Seiring dengan pertumbuhan permintaan untuk meningkatkan
produksi pada daerah operasi minyak, maka alat ini merupakan inovasi yang dapat
menjanjikan untuk mengatasi masalah pada daerah yang jauh yang terhubung
pada jaringan listrik tetapi memiliki masalah pada reliability”.
Hal diatas mendasari proyek pembelian STS yang harganya sangat mahal,
karena merupakan teknologi yang baru. Penulis sangat tertarik pada alat STS ini
karena selain masih jarang dibahas, STS ini mengalami kegagalan uji coba
pengoperasian. Padahal awalnya STS ini bertujuan untuk menjaga daerah-daerah
yang jauh, dari masalah kegagalan pasokan.
4.1 ANALISIS SESUAI URUTAN KRONOLOGI UJI COBA STS
Pada tahap pertama, penulis akan menjelaskan beberapa kondisi yang
terjadi ketika STS akan dihidupkan. Kondisi ini dapat digunakan sebagai analisa
kegagalan sistem pada tahap paemasangan STS. Penulis melakukan pengambilan
data bertepatan dengan uji coba STS yang dilakukan oleh pihak penyedia alat
yaitu PT. SatCon. STS yang terletak di area Kelok-Tilan telah dibeli oleh PT.
Chevron pada tahun 2005, dan telah di uji coba sebelum ini, namun masih
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
42
menemui kegagalan. Pada percobaan kali ini, penulis berkesempatan untuk dapat
melakukan pengambilan data dan menganalisa kegagalan tersebut.
Pada kondisi normal, nantinya STS akan digunakan untuk beban pada area
kelok dan area tiang & tilan. Karena beberapa kali mengalami kegagalan uji coba
pengoperasian, STS pada pengujian ini hanya akan memindahkan beban yang
tidak terlalu besar yaitu beban pada area tiang & tilan. Sementara beban pada area
kelok tetap di suplai dari sumber Gulamo saluran 1.
Berikut ini merupakan kondisi normal pada saat STS belum digunakan.
Gambar 4.1 Kondisi awal ketika STS belum hidup
Pada kondisi normal ini LBS (Load Break Switch) dengan nomer 31AL-
4A, 32AK-2B, 32AK-3C dalam kondisi close. Sedangkan LBS STS-6 yang
digunakan untuk backup power manual pada area tiang & tilan dalam kondisi
open. Sehingga pada saat ini, daya sumber hanya berasal dari gulamo saluran 1.
Pada saat persiapan penghidupan STS, terjadi masalah pada recloser STS-
5. Sehingga recloser di bypass. Beberapa orang kru mencoba melakukan
pembetulan, namun recloser akhirnya dibiarkan bypass pada saat ini.
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
43
Gambar 4.2 uji coba sumber STS
Awalnya dilakukan pengujian terhadap sumber-A dan sumber-B serta
mengecek kondisi bypass recloser. Tegangan (phase to phase) yang tercatat oleh
control STS adalah:
Sumber-A = 13 kV
Sumber-B = 13,15 kV
kedua sumber telah di gunakan sebagai sumber bagi daerah Kelok-Tilan
sebelumnya. Jika terjadi masalah yang pada Gulamo #1 maka secara manual LBS
STS-6 di close sehingga sumber yang digunakan dari Batang #3. Karena Jarak
yang cukup jauh dan memakan waktu, maka dipasanglah STS diarea ini. Pada
kondisi normal, tegangan pada kedua sumber yang dibebani :
Sumber-A (normal load) = 11,8 kV
Sumber-B (normal load) = 11,3 kV
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
44
Gambar 4.3 Uji coba switchgear
Pada saat ini, switchgear STS digunakan untuk mngalirkan daya ke beban
STS. Hal ini dilakukan untuk mengecek apakah switchgear dalam kondisi baik
atau tidak. Setelah memastikan switchgear dalam keadaan baik, maka STS siap
untuk di hidupkan. Jika terjadi masalah di dalam STS, beban tidak akan mati,
karena switchgear secara otomatis akan bekerja mem-bypass sumber-A langsung
ke beban.
SCADA PG&T mencatat arus pada Gulamo #1 sebesar 148A sedangkan
Batang #3 sebesar 129A. Sementara arus yang tercatat pada STS adalah 0 karena
STS belum di hidupkan.
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
45
Gambar 4.4 Menghidupkan STS
STS dihidupkan, maka secara otomatis way-2 close dan way-3 open. Tercatat
beban sebesar 60A berada di bawah STS. Tegangan sumber-A bernilai 11,8 kV
sedangkan tegangan sumber-B bernilai 13,5 kV.
Gambar 4.5 simulasi gangguan pada sumber utama
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
46
Ini merupakan simulasi pemindahan beban jika terjadi gangguan pada
sumber utama. Sebelum simulasi ini dimulai, recloeser sudah dapat di hidupkan.
Namun untuk kelancaran test maka bypass tetap close. Tercatat arus pada sumber-
A masih tetap 148A, seharusnya nilai ini mengalami penurunan karena beban
sudah lepas. kemungkinan yang terjadi adalah kesalahan pada metering SCADA.
sementara pada sumber-B terjadi lonjakan arus menjadi 202A. Hal ini benar
karena beban senilai 60A berpindah ke sumber-B. Jika daya yang disalurkan
tetap, maka tegangan akan turun secara drastis sesuai peningkatan arus. Pada saat
ini tegangan turun hingga 22%.
Tegangan sorce-A naik 40% sehingga terjadi overvoltage pada jaringan
tersebut, beberapa beban mati karena overvoltage proteksi pada beban. Hal ini
disebabkan oleh :
Gambar 4.6 Ilustrasi drop tegangan akibat beban
Ketika masih bebeban, tegangan pada ujung saluran mengalami penurunan kerena
loss yang diakibatkan beban. Tercatat tegangan normal 11.8 kV, keluaran dari VR
Kelok adalah 13.8 kV.
Gambar 4.7 Ilustrasi Naiknya tegangan ketika beban putus
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
47
Ketika beban putus, tegangan pada STS tercatat 15,69 kV. Hal ini
disebabkan control VR bekerja lebih lambat yaitu 20 detik unutk bergerak tap
pertama dan 5 detik untuk tap-tap berikutnya. Hal ini dapat menyebabkan
beberapa control beban kelebihan tegangan dan akhirnya terbakar.
Pada saat transfer, semua berjalan normal. tegangan naik seiring naiknya
tap VR Candi. Namun setelah kurang lebih 4 menit recloser STS-5 mengalami
masalah:
Ground Trip Block aktif :
Non reclosing activated : terjadi karena terdapat gangguan bersifat
permanen
SGF not block : terjadi Gorund fault sehingga recloser membuang
gangguan ke ground.
sebagai prosedur, bypass recloser harus dalam keadaan open. Bypass recloser
dibuka secara bertahap satu-demi satu. Pertama kali kru membuka phase-A
bypass. Sebelum membuka phase-B recloser trip selama kurang lebih 1 menit.
Gambar 4.8 Gangguan pada recloser dan hilangnya beban
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
48
Pada saat yang bersamaan dengan gangguan recloser dan ketika phase-A
dibuka, STS masih dalam keadaan hidup. Namun, SCADA melaporkan beban
mati diarea tilan dan beberapa dibawah VR Candi. Arus yang tercatat berkurang
dari 202A menuju 73A lalu menjadi 32A. Beban mati disebabkan setting tegangan
beban yang akan mati jika terjadi lojakan tiba-tiba lebih besar dari 15%. Beban
mati satu per satu karena tegangan mengalami penurunan sebesar 22% (melewati
setting control beban).
Pada saat ini juga terdengar suara getaran dari panel STS, hal ini
kemungkinan disebabkan oleh sumber-B yang ada lalu hilang kemudian ada lagi
secara cepat. Hal ini terlihat dari indikasi lampu pada control STS untuk sumber-
B yang on/off terus menerus. Kemudian tercium bau hangus dari dalam panel
switch STS. Hal ini karena tegangan sumber-A mengalami lonjakan yang sangat
tinggi yaitu 33%, dan kerena STS tidak memiliki proteksi tegangan berlebih,
maka hal ini menimbulkan thyristor yang terhubung pada sumber-A serta snubber
circuit yang berfungsi sebagai proteksi terhadap perubahan tegangan langsung
merasakan tegangan yang tinggi. Dan akhirnya akan terbakar.
Gambar 4.9 Mematikan STS lalu mengecek kerusakan yang terjadi
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
49
Pihak SatCon mematikan STS dan melakukan pengecekan menyeluruh
kepada panel STS. kerusakan yang terjadi :
• Seluruh thyristor di cell-B rusak (hangus) dikedua sumbernya
• 2 buah thyristoh hangus di cell A dan C
• 1 buah fuse di transformator A putus – phase B
sementara pihak Chevron mengembalikan pasokan daya untuk beban di Tilan
kembali melewati LBS 32-AK-3C dengan pasokan dari Gulamo #1.
4.2 ANALISIS TERJADINYA KEGAGALAN DENGAN SOFTWERE ETAP
Tabel 4.1 Tabel seluruh beban pada batang saluran #3
ID Pompa Info Pompa
Merk Pompa
Motor (HP) Kondisi
CA001 DN1400 Reda 30 ON CA002 FC1200 centrilift 86 ON CA003 TD750 centrilift 57 ON CA004 400P12 centrilift 80 ON CA005 538P21 centrilift 95 ON CA006 DN1300 Reda 50 0 CA008 400P12 centrilift 50 OFF CA009 FC1200 centrilift 57 ON PR001 FC925 centrilift 38 ON PR003 538P21 centrilift 80 ON PR005 538P37 centrilift 120 ON PR007 538P21 centrilift 38 ON PR008 400P6 centrilift 57 ON PR013 DN1300 Reda 50 ON PR014 538P21 centrilift 57 ON PR016 538P21 centrilift 76 ON PR017 400P16 centrilift 57 ON PR019 400P16 centrilift 57 ON TY003 GC2900 centrilift 133 ON TY006 GC4100 centrilift 160 ON TY009 GC4100 centrilift 228 ON TY012 GC2900 centrilift 160 ON TY014 GC4100 centrilift 255 ON TY016 538P62 centrilift 280 ON TY020 400P6 centrilift 57 ON TY021 538P62 centrilift 280 ON
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
50
Tabel 4.2 Tabel seluruh beban pada gulamo saluran #1
ID Pompa
Jenis Pompa
Merk Pompa
Motor (HP) Kondisi
GL001 GC2200 centrilift 120 ON GL002 400P12 centrilift 133 ON GL003 GC2900 centrilift 120 ON KL001 DN1300 Reda 80 0 KL002 GC4100 centrilift 228 ON KL003 GN2000 Reda 80 ON KL004 538P62 centrilift 342 ON KL005 GC2200 centrilift 133 ON KL006 GC2900 centrilift 228 ON KL007 GC2200 centrilift 95 ON KL008 FC1200 centrilift 76 ON KL009 FC1200 centrilift 76 ON RC001 538P37 centrilift 228 OFF
Tabel 4.3 Tabel beban pada STS yang di cover oleh gulamo saluran #1
ID Pompa
Jenis Pompa
Merk Pompa
Motor (HP) Kondisi
TE001 538P62 centrilift 228 ON TY001 538P31 centrilift 63 ON TY008 FC1200 centrilift 57 0 TY010 400P16 centrilift 76 ON TY011 538P21 centrilift 228 ON TY015 538P37 centrilift 180 ON TY017 GC4100 centrilift 133 ON TY018 538P31 centrilift 228 ON TY019 400P6 centrilift 50 OFF TY022 400P10 centrilift 95 ON TY023 GC6100 centrilift 304 ON TY025 400P4 centrilift 57 OFF
Dari table data beban diatas, dan beberapa data pendukung sistem lainnya.
Kita dapat membuat simulasi dengan softwere ETAP 4.0.0. Softwere ini memiliki
kemampuan untuk analisis aliran beban, sehingga kita dapat mengetahui
tegangan-tegangan pada suatu tempat.
Simulasi ini memberikan gambaran mengapa terjadi kegagalan pada saat
transfer pasokan daya, dari sumber-A ke B.
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
51
4.2.1 Uji Coba sumber-A dan Sumber-B Sebagai Sumber Daya
Gambar 4.10 Rangkaian yang menunjukkan tegangan pada kedua sumber
saat kondisi tidak dibebani
Simulasi ini bertujuan mengetahui jika sistem ini dapat digunakan dengan
baik sebagai sumber STS, kerena profil tegangan pada kedua sumber yaitu 13,8
kV.Baik sumber-A maupun Sumber-B dalam kondii normal (13,8 kV) jika tidak
ada beban pada area kelok mampu menyuplai daya ke beban dengan bantuan VR.
Pada kondisi ini, VR Batang pada posisi raise 15, VR Pemburu pada posisi
raise 6 dan VR Candi pada posisi raise 3.
Pada saluran lainnya (Gulamo #1) VR Gulamo dalam keadaan raise 5,
sedangkan VR Kelok dalam kondisi Netral.
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
52
4.2.2 Sumber-A Kehilangan Beban Pada Kondisi VR Bekerja Maksimum
Gambar 4.11 Rangkaian ketika sumber-A memasok beban dengan VR bekerja maksimum
Ini merupakan simulasi dari efek kenaikan tegangan yang timbul pada saat STS
memindahkan sumber dari sumber-A ke sumber-B. Pada saat suplai daya normal,
tercatat tegangan beban dapat mencapai 13,7765 dengan VR dikondisi tap normal
yaitu VR Gulamo raise 11, sedangkan VR Kelok raise 4.
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
53
Gambar 4.12 Kondisi tegangan sumber-A ketika STS memindahkan sumber ke B
Kondisi ini merupakan simulasi kenaikan tegangan yang diakibatkan oleh
hilangnya beban STS. Jika kondisi ini terjadi maka pada saat simulasi terjadi
lonjakan tegangan pada STS menjadi 14,8 kV atau naik 7%. Sedangkan pada
beban kelok tegangan terukur sebesar 14,33 kV atau naik 4%.
Yang terjadi pada saat kejadian adalah kenaikan tegangan sebesar 33%.
Jika setting over voltage beban adalah 15% maka pada saat kejadian beban akan
mati dan control beban akan mendapat tegangan yang sangat besar yang dapat
mengakibatkan control terbakar.
Hal inilah yang menjadi simulasi ketika terjadi gangguan sesaat pada
beban STS. Dan sumber berpindah dari sumber-A ke sumber-B.
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
54
4.2.3 Sumber-B Ketika Dibebani Saat VR Dalam Kondisi Normal
Gambar 4.13 Kondisi Sumber-B saat perpindahan sumber
Pada kondisi ini tegangan pada bus beban sebesar 10,764 kV atau turun
22% dari kondisi normalnya 13,8 kV. Hal ini disebabkan pada kondisi normal VR
bekerja sebelum motor hidup, karena pada setiap beban diberi control delay untuk
mendelay hidupnya beban motor jika ada pasokan listrik. Namun, pada saat
kejadian ini, motor dalam kondisi hidup, sedangkan VR bekerja 20 detik
kemudian untuk menaikkan tegangan 0.625% sedangkan untuk menaikkan lebih
dari itu, akan memakan waktu yang lebih lama.
Pada simulasi ini, VR Batang dalam kondisi raise 15, VR Pemburu raise 6,
VR Candi raise 3. Kondisi VR ini merupakan kondisi VR pada sat beban belum
masuk ke dalam sistem sumber-B. Ketika beban masuk ke sistem, maka VR akan
bekerja lebih lama sihingga kita dapat mengabaikannya.
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
55
4.3 REKOMENDASI PEMASANGAN STS
Ketika Transfer terjadi, tegangan pada sumber cadangan mengalami drop
hingg 22%. Hal ini tidak akan dapat digunakan lagi sebagai sumber STS karena
VR yang bekerja pada sistem ini bekerja setelah 20 detik dibebani. Sehingga
harus dibuatkan desain baru untuk meletakkan STS agar sistem bekerja dengan
semestinya. Dan drop tegangan yang kita harapkan tidak lebih dari 12%.
4.3.1 Sumber Cadangan Berasal Dari Batang Saluran #3
Gambar 4.14 Sumber cadangan STS diambil dari Batang saluran #3
Jika kita hubungkan saluran untuk STS dengan keluaran dari VR pemburu
yang berjarak 9 km maka di dapat hasil seperti simulasi ini. VR di setting sama
dengan kondisi Batang saluran#3 tanpa beban STS yaitu VR Batang raise 15, VR
Pemburu raise 6 dan VR Candi raise 3.
Kondisi tegangan yang didapat masih dibawah setting under voltage beban
yaitu 15%. Tegangan pada beban STS tercatat 11,55 kV atau mengalami drop
sebesar 16,3 %. Hal ini menyebabkan, jika sumber yang dipilih dari batang
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
56
saluran#3 maka tegangan yang didapat masih jauh dari tegangan yang kita
harapkan.
4.3.2 Sumber Cadangan Berasal Dari Saluran Express Gulamo substation
Gambar 4.15 Saluran express Gulamo substation
Salah satu cara yang dianjurkan untuk membuat alternative sumber daya
adalah dengan membuat saluran express menuju STS langsung yang berjarak 13
km dari Gulamo substation. Dengan saluran express ini tegangan yang diperoleh
sebesar 13,3 kV. atau hanya berkurang 3,5% dari tegangan normalnya pada saat
sumber berpindah.
Namun, hal ini juga bukan mudah unutk direalisasikan. Saluran express
yang digunakan sebagai sumber cadangan ini akan membutuhkan biaya yang
sangat mahal, karena membutuhkan beberapa komponen tambahan pada
substation serta kawat transmisi yang sangat panjang mencapai 13 km.
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
57
4.3.3 Sumber Cadangan Berasal Dari Substation Lain
Gambar 4.14 maksimal jarak yang dapat digunakan sebagai sumber listrik
Cara ini menggunakan sumber dari substation lain dengan tegangan yang
kita inginkan lebih baik dari 12,14 kV atau drop tegangan yang terjadi tidak lebih
dari 12%. Dan dengan simulasi ETAP didapat jarak maksimum untuk membuat
saluran express adalah 44 km.
Sama halnya dengan rekomendasi sebelumnya, salurane express
memerlukan biaya tambahan dalam jumlah yang besar, semakin panjang jarak ke
substation tersebut, maka semakin banyak biaya yang akan dikeluarkan.
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
58
4.3.4 Kemungkinan Pemindahan Sumber-A menjadi sumber cadangan
Gambar 4.15 Sumber-A sebagai sumber cadangan
Jika memilih sumber-A sebagai sumber cadangan, maka pada saat
perpindahan beban, didapat jatuh tegangan sebesar 7,32% atau didapatkan
tegangan sebesar 12,79 kV. Hal ini masih masuk dalam range drop tegangan yang
dijinkan oleh kontrol beban.
Dengan Pemindahan sumber utama ini, kekurangannya adalah sumber
utama yang kita gunakan memiliki profil tegangan dan reliability yang rendh
dibandingkan dengan Sumber-A karena jarak yang sangat jauh dari Batang.
Namun, penulis menilai hal ini cocok diterapkan karena biaya yang akan
dikeluarkan relative lebih kecil.
4.3.5 Rekomendasi Tambahan
Pengaturan control STS diatur mengikuti kerja dari VR.
Mencari alat yang dapat mengikuti kecepatan transfer STS yaitu ½ cycle.
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
59
Menyesuaikan pengaturan kontrol beban dengan jatuh tegangan yang
terjadi, sehingga jika terjadi jatuh tegangan pada saat transfer, beban tetap
hidup
UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
BAB V KESIMPULAN
1. Tegangan Sumber-B pada saat kondisi di PT. Chevron mengalami
penurunan yang cukup drastis yaitu 22%. Sedangkan dari hasil simulasi
ETAP didapatkan penurunan 22%. Dapat disimpulkan bahwa skripsi ini
dapat digunakan sebagai acuan, karena kondisi simulasi sama dengan
kondisi nyata dilapangan.
2. Sumber cadangan STS tidak dapat menggunakan sumber dari Batang
saluran 3, hal ini dikarenakan tegangan jatuh yang terjadi pada saat
transfer yaitu 16,3% masih diatas batas maksimum yang diizinkan oleh
control beban yaitu 15%.
3. Sumber alternatif yang dapat digunakan adalah dengan membuat feeder
express yang pasokannya didapat langsung dari Batang substation yang
jaraknya dari STS lama adalah 13 km.
4. Sumber cadangan juga dapat diambil dari substation lain dengan jarak
maksimal 44 km. Sehingga tegangan jatuh yang terjadi ketika proses
transfer lebih kecil dari 12%.
5. Jika sumber utama diubah menjadi dari batang saluran 3 dan sumber
cadangan diubah menjadi gulamo saluran 1, didapatkan jatuh tegangan
yang terjadi pada saat transfer sebesar 7,32%. Masih dibawah batas
tegangan jatuh pada kontrol beban, namun kekurangannya reliabilitas dari
sumber utama akan sangat kecil yang diakibatkan jarak sumber yang jauh.
60 UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
DAFTAR ACUAN
Manual book Static Transfer Switch. (2005) One line diagram 115kV PT. Chevron Pacific Indonesia. (2007) Well data kelok-tilan, gulamo feeder 1, batang feeder 3 PT. Chevron Pacific Indonesia. (2008) Standard Operation Procedure (SOP) STS PT. Chevron Pacific Indonesia. (2005)
61 UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
DAFTAR REFERENSI
Modul 3 PG&T PT.Chevron Pacific Indonesia. (2006) voltage regulator Wikipedia (2008). Tyhristor . http://en.wikipedia.org/wiki/Thyristors Manual book Static Transfer Switch. (2005) Business Wire (2005), Chevron, SatCon Pioneer Use of Static Transfer Switch Technology to Increase Oil Field Production; Project Will Ensure Reliable Power, Prevent Dozens of Power Outages Each Year. October 25, 2005. http://findarticles.com/p/articles/mi_m0EIN/is_2005_Oct_25/ai_n15733134
Modul 3 PG&T PT.Chevron Pacific Indonesia. (2006) capacitor bank Modul 3 PG&T PT.Chevron Pacific Indonesia. (2006) Sistem operasi SCADA PG&T
62 UNIVERSITAS INDONESIA Analisis kegagalan proses..., Yowono Wicaksono, FT UI, 2008
top related